专题05 万有引力定律-2024年高考真题和模拟题物理分类汇编（教师卷）

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专题 05 万有引力定律

1.（2024 年新课标考题）3. 天文学家发现，在太阳系外的一颗红矮星有两颗行星绕其运行，其中行

星 GJ1002c 的轨道近似为圆，轨道半径约为日地距离的 0.07 倍，周期约为 0.06 年，则这颗红矮星的质量

约为太阳质量的（　　）

A. 0.001 倍 B. 0.1 倍 C. 10 倍 D. 1000 倍

【答案】B

【解析】设红矮星质量为

1，行星质量为

1，半径为

1，周期为

1；太阳的质量为

2，地球质量为

2，到太阳距离为

2，周期为

2；根据万有引力定律有

联立可得

由于轨道半径约为日地距离的 0.07 倍，周期约为 0.06 年，可得

故选 B。

2.（2024 全国甲卷考题）3. 2024 年 5 月，嫦娥六号探测器发射成功，开启了人类首次从月球背面采

样返回之旅。将采得的样品带回地球，飞行器需经过月面起飞、环月飞行、月地转移等过程。月球表面自

由落体加速度约为地球表面自由落体加速度的。下列说法正确的是（　　）

A. 在环月飞行时，样品所受合力为零

B. 若将样品放置在月球正面，它对月球表面压力等于零

C. 样品在不同过程中受到的引力不同，所以质量也不同

D. 样品放置在月球背面时对月球的压力，比放置在地球表面时对地球的压力小

【答案】D

【解析】A．在环月飞行时，样品所受合力提供所需的向心力，不为零，故 A 错误；

BD．若将样品放置在月球正面，它对月球表面压力大小等于它在月球表面的重力大小；由于月球表面

自由落体加速度约为地球表面自由落体加速度的，则样品在地球表面的重力大于在月球表面的重力，所

以样品放置在月球背面时对月球的压力，比放置在地球表面时对地球的压力小，故 B 错误，D 正确；

C．样品在不同过程中受到的引力不同，但样品的质量相同，故 C 错误。

故选 D。

3.（2024 年安徽卷考题）5. 2024 年 3 月 20 日，我国探月工程四期鹊桥二号中继星成功发射升空。当

抵达距离月球表面某高度时，鹊桥二号开始进行近月制动，并顺利进入捕获轨道运行，如图所示，轨道的

半长轴约为 51900km。后经多次轨道调整，进入冻结轨道运行，轨道的半长轴约为 9900km，周期约为

24h。则鹊桥二号在捕获轨道运行时（）

A. 周期约为 144h

B. 近月点的速度大于远月点的速度

C. 近月点的速度小于在冻结轨道运行时近月点的速度

D. 近月点的加速度大于在冻结轨道运行时近月点的加速度

【答案】B

【解析】A．冻结轨道和捕获轨道的中心天体是月球，根据开普勒第三定律得

整理得，A 错误；

B．根据开普勒第二定律得，近月点的速度大于远月点的速度，B 正确；

C．近月点从捕获轨道到冻结轨道鹊桥二号进行近月制动，捕获轨道近月点的速度大于在冻结轨道运

行时近月点的速度，C 错误；

D．两轨道的近月点所受的万有引力相同，根据牛顿第二定律可知，近月点的加速度等于在冻结轨道

运行时近月点的加速度，D 错误。

故选 B。

4.（2024 年江西卷考题）4. 两个质量相同的卫星绕月球做匀速圆周运动，半径分别为、，则动

能和周期的比值为（）

A. B.

C. D.

【答案】A

【解析】两个质量相同的卫星绕月球做匀速圆周运动，则月球对卫星的万有引力提供向心力，设月球

的质量为

，卫星的质量为

，则半径为

1的卫星有

半径为

的

卫星有

再根据动能，可得两卫星动能和周期

的

比值分别为，

故选 A。

5.（2024 年广东卷考题）9. 如图所示，探测器及其保护背罩通过弹性轻绳连接降落伞。在接近某行

星表面时以的速度竖直匀速下落。此时启动“背罩分离”，探测器与背罩断开连接，背罩与降落伞

保持连接。已知探测器质量为 1000kg，背罩质量为 50kg，该行星的质量和半径分别为地球的和。地

球表面重力加速度大小取。忽略大气对探测器和背罩的阻力。下列说法正确的有（　　）

A. 该行星表面的重力加速度大小为

B. 该行星的第一宇宙速度为

C. “背罩分离”后瞬间，背罩的加速度大小为

D. “背罩分离”后瞬间，探测器所受重力对其做功的功率为 30kW

【答案】AC

【解析】A．在星球表面，根据，可得

行星的质量和半径分别为地球的和。地球表面重力加速度大小取，可得该行星表面

的重力加速度大小，故 A 正确；

B．在星球表面上空，根据万有引力提供向心力

可得星球的第一宇宙速度

行星的质量和半径分别为地球的和，可得该行星的第一宇宙速度

地球的第一宇宙速度为，所以该行星的第一宇宙速度，故 B 错误；

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专题05万有引力定律1.（2024年新课标考题）3.天文学家发现，在太阳系外的一颗红矮星有两颗行星绕其运行，其中行星GJ1002c的轨道近似为圆，轨道半径约为日地距离的0.07倍，周期约为0.06年，则这颗红矮星的质量约为太阳质量的（　　）A.0.001倍B.0.1倍C.10倍D.1000倍【答案】B【解析】设红矮星质量为M1，行星质量为m1，半径为r1，周期为T1；太阳的质量为M2，地球质量为m2，到太阳距离为r2，周期为T2；根据万有引力定律有联立可得由于轨道半径约为日地距离的0.07倍，周期约为0.06年，可得故选B。2.（2024全国甲卷考题）3.2024年5月，嫦娥六号探测器发射成功...

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